A cadeia produtiva do etanol, pesquisa, tecnologia e meio ambiente

Apresentação em tema: "A cadeia produtiva do etanol, pesquisa, tecnologia e meio ambiente"— Transcrição da apresentação:

1 A cadeia produtiva do etanol, pesquisa, tecnologia e meio ambiente
“Visão da academia. Linhas de pesquisa e projetos” UFV Maurilio Alves Moreira Professor Titular

2 Matriz energética – Brasil e Mundo
Participação no consumo total Fontes renováveis: 45,8% 2,1% ,5% % A cana-de-açúcar passou a ser a 2ª principal fonte de energia em 2007. Fonte: MME/BEN (2007) Elaboração: GV Agro

3 Balanço Energético Energia contida no combustível / Energia fóssil utilizada para produzi-lo 9,3 * Combustíveis completamente não renováveis possuem valor inferior a 1. * Valores superiores a 1 indicam quanto renovável é o combustível. 26/03/2017 Fonte: World Watch Institute

4 Rede mineira de pesquisa e desenvolvimento tecnológico na produção do biodiesel: da matéria-prima ao subproduto MELHORAMENTO GENÉTICO DE OLEAGINOSAS Subprojeto 1: Desenvolvimento de variedades de soja com alto conteúdo de óleo e teores modificados de ácidos graxos e caracterização bioquímica genética de espécies oleaginosas do estado de Minas Gerais para produção de biodiesel - UFV PRODUÇÃO E CATÁLISE DE BIODIESEL METÍLICO E ETÍLICO Subprojeto 2: Produção de biodiesel etílico e metílico a partir de oleaginosas produzidas no estado de Minas Gerais - UFU

5 APROVEITAMENTO TECNOLÓGICO DA GLICERINA
Rede mineira de pesquisa e desenvolvimento tecnológico na produção do biodiesel: da matéria-prima ao subproduto APROVEITAMENTO TECNOLÓGICO DA GLICERINA Subprojeto 3: Novas Rotas para a Conversão da Glicerina (subproduto do biodiesel) em Materiais para Aplicações Tecnológicas – UFMG Subprojeto 4: Obtenção de catalisadores de nióbia e goethita para a clivagem oxidativa de glicerina - UFLA

6 Rede Mineira de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico do Biodiesel
Matéria prima: Biotecnologia e Melhoramento Genético de Oleaginosas Processamento químico: Produção e Catálise de Biodiesel Metílico e Etílico Subproduto: Aproveitamento Tecnológico da Glicerina UFV Desenvolvimento de variedades de soja com alto conteúdo de óleo e teores modificados de ácidos graxos e caracterização bioquímica genética de espécies oleaginosas do estado de Minas Gerais para produção de biodiesel UFU Produção de biodiesel etílico e metílico a partir de oleaginosas produzidas no Estado UFMG Novas rotas para a conversão da glicerina em materiais para aplicações tecnológicas UFLA Obtenção de catalisadores de nióbia e goethita na clivagem oxidativa de glicerina

7 Tema 1: Tecnologia Agrícola
Rede de pesquisa, desenvolvimento e inovação em bioetanol: produção, processos e uso do produto final Tema 1: Tecnologia Agrícola Instituição Subprojeto UFV Melhoramento de sorgo sacarino para tolerância à seca Tema 2: Biotecnologia Instituição Subprojeto UFV Melhoramento de enzimas e sacarificação de biomassa lignocelulósica para produção de etanol Isolamento, melhoramento e caracterização de leveduras para produção de Bioetanol

8 Tema 3: Processos Industriais
Rede de pesquisa, desenvolvimento e inovação em bioetanol: produção, processos e uso do produto final Tema 3: Processos Industriais Instituição Subprojeto UFU Adsorção de água no sistema etanol-água usando materiais amiláceos e lignocelulósicos Valorização de fibras lignocelulósicas: isolamento de seus principais constituintes por hidrólise ácida e desenvolvimento de novas aplicações UFLA Desenvolvimento de catalisadores a base de zircônio para uso na hidrólise de biomassa

9 Rede de pesquisa, desenvolvimento e inovação em bioetanol: produção, processos e uso do produto final Tema 4: Alcoolquímica Instituição Subprojeto UFMG Uso de Etanol para Produção de Hidrogênio através de um Sistema Redox Reversível Feº/Óxidos de Ferro. Uso do etanol para a produção de nanofibras/nanotubos de carbono para recobrir nanopartículas magnéticas à base de Fe para aplicações tecnológicas Síntese de “Nanoesponjas” a partir de Etanol e da Argila Vermiculita: Novos Absorventes de Rejeitos oleosos

10 Núcleo integrado de pesquisa, desenvolvimento e inovação de biocombustíveis em Minas Gerais - PRONEX
Subprojeto 1 – Melhoramento genético de plantas oleaginosas e sacarinas, nativas e cultivadas a. Melhoramento de plantas perenes (Macaúba): Caracterização molecular de populações naturais de Acrocomia aculeata [(Jacq.) Lodd. ex Mart.] e regeneração in vitro através de embriogênese somática - UFV e UFV-CRP b. Melhoramento de plantas de ciclo curto (Soja e Sorgo Sacarino): Utilização de SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) no melhoramento da soja (Glycine max (L.) Merrill) visando ao aumento do conteúdo e qualidade do óleo - UFV

11 Núcleo integrado de pesquisa, desenvolvimento e inovação de biocombustíveis em Minas Gerais - PRONEX
Sub-projeto 1 – Melhoramento genético de plantas oleaginosas e sacarinas, nativas e cultivadas b. Melhoramento de plantas de ciclo curto (Soja e Sorgo Sacarino): Melhoramento de sorgo sacarino para tolerância à seca (UFV) Caracterização fenotípica, bioquímica e molecular de materiais genéticos de sorgo para produção de bioenergia: sacarino e lignocelulósico (EMBRAPA – CNPS Milho e Sorgo)

12 Núcleo integrado de pesquisa, desenvolvimento e inovação de biocombustíveis em Minas Gerais - PRONEX
Subprojeto 2 – Desenvolvimento de processos na cadeia produtiva do etanol e alcoolquímica Produção do etanol de matérias lignocelulósicas - UFV Alcoolquímica - UFU e UFMG Processamento de resíduos e subprodutos - UFU e UFMG Subprojeto 3 – Inovações nos processos de produção de biodiesel e subprodutos Novas matérias primas para a produção de biodiesel - UFU Polimerização da glicerina - UFMG Reforma química da glicerina para a produção de H2 - UFU Modificação de resíduos do processo produtivo de biodiesel para alimentação animal, produção de adsorventes e suporte de catalisadores - UFLA

13 III Encontro da rede na UFV em março de 2009

14 IV encontro da Rede no Retiro das Rosas em outubro de 2009

15 IV encontro da Rede no Retiro das Rosas em outubro de 2009

16 PROGRAMA ESTRATÉGICO DE COLABORAÇÃO
EM CIÊNCIA, TECNOLOGIA E FORMAÇÃO SUPERIOR ENTRE A REGIÃO DE PIEMONTE (ITÁLIA) E O ESTADO DE MINAS GERAIS Projeto de colaboração entre a Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais para a produção científica / tecnológica na área de biocombustíveis de segunda geração Programa estratégico entre a Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais: ÁREA BIOENERGIA Coordenadores e gestores do projeto: Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais

17 Instituições Participantes
No. Nome dos Parceiros País – Região/Estado PM-RP Região de Piemonte (Gerente de Projeto) Itália – Piemonte PM-MG Estado de Minas Gerais (Gerente de Projeto) Brasil – Minas Gerais P1 Chemtex Italia srl / Mossi & Ghisolfi group (CHEMTEX) P2 Politecnico de Turim (POLITO) P3 Universidade Federal de Viçosa (UFV) P4 Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA)

18 O projeto se caracteriza por um elevado potencial inovador, multidisciplinaridade e complexidade tecnológica. Ênfase especial será dada a hidrólise enzimática, que se destaca como uma das etapas mais crítica do processo de produção de etanol de material lignocelulósico. A parceria concentrará esforços em pesquisas para determinar o melhor coquetel enzimático paras as biomassas selecionadas, capaz de trabalhar em altas temperaturas e de hidrolisar tanto a celulose quanto a hemicelulose.

19 Seleção de híbridos de sorgo em áreas temperadas
P1 – Pesquisa agronômica de biomassas lignocelulósicas em climas tropicais e temperados Seleção de híbridos de sorgo em áreas temperadas Ensaios em campo experimentais no Piemonte e caracterização da biomassa Fenotipagem para níveis de lignina no sorgo Análises de expressão dos genes envolvidos na rota biosintética da lignina Desenvolvimento de híbridos de sorgo fotossensíveis Avaliação agronômica de cultivares de sorgo de alto rendimento Avaliação de híbridos de sorgo em diferentes épocas de semeadura e colheita Avaliação de híbridos de sorgo e gramíneas perenes em cultivo isolado ou em consórcio na produção de biomassa Mapeamento do território de Minas Gerais para cultivo das variedades de sorgo Avaliação da viabilidade econômica dos sistemas de produção de sorgo lignocelulósico para a produção de biocombustível

20 P2 – Conversão das biomassas selecionadas em etanol
Pré-tratamento das biomassas selecionadas Desenvolvimento do processo de redução da viscosidade Desenvolvimento do processo de hidrólise com base na biomassa e mistura de enzimas hidrolíticas selecionadas Teste do rendimento (da conversão) em etanol

21 P3 – Pesquisa biotecnológica da hidrólise enzimática
Isolamento e seleção de microrganismos para a produção de celulases  Manutenção e crescimento de microrganismos Produção e purificação das enzimas Ensaios enzimáticos Determinação dos parâmetros cinéticos Sacarificação das biomassas com enzimas selecionadas (individuais e em mistura) Caracterização de coquetéis enzimáticos específicos para a hidrólise das biomassas P4 – Divulgação, formação superior e relações industriais Envio de estudantes de graduação e pós-graduação da UFV para o Centro de pesquisa de Chemtex, Itália

22 A execução conjunta deste projeto terá vários benefícios para a Itália e Minas Gerais:
criação de um grupo, de reconhecimento internacional e multidisciplinar, com forte competência no setor dos biocombustíveis de fontes renováveis; constante troca de know-how tecnológico entre indústria, centros de pesquisa e universidades; aumento da disponibilidade de fontes energéticas renováveis em Minas Gerais e Piemonte; valorização de áreas agrícolas, hoje não destinadas à produção de alimentos; possibilidade de intercâmbio das tecnologias desenvolvidas.

23 BIOMASSAS

24 Programa de Cooperação Brasil e União Européia na Área de Biocombustíveis de Segunda Geração
Caracterização de biomassas e otimização de tecnologias de produção de biocombustíveis de segunda geração e de co-produtos Edital CNPq Nº 006/2009 – MCT/CNPq e Fundações de Amparo à Pesquisa: FAPEAM, FAPDF, FAPEMIG, FAPEPI, FAPESP, FAPERJ, FACEPE, FAPERGS Coordenador do Projeto: Maurilio Alves Moreira Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular Instituto de Biotecnologia aplicada à Agropecuária – BIOAGRO Universidade Federal de Viçosa Tel.: Fax:

25 Pré-tratamento: este estágio permite o desfibramento da biomassa, ou seja, a destruição da matriz lignocelulósica, separando-a em seus componentes principais - celulose, hemicelulose e lignina -, melhorando assim, a acessibilidade da biomassa às enzimas hidrolíticas. Hidrólise enzimática (sacarificação): Transformação dos polissacarídeos em açúcares simples (C6 e C5). Da fração celulósica são obtidos monômeros de glicose, enquanto que da fração hemicelulose obtêm-se uma mistura de açúcares pentoses, entre as quais a xilose e arabinose são os componentes mais abundantes.

26 Fermentação a partir de açúcares com 5 e 6 átomos de carbono
Fermentação a partir de açúcares com 5 e 6 átomos de carbono. As hexoses são facilmente fermentáveis, mesmo a partir de microrganismos comuns, como a Saccharomyces cerevisiae, que geralmente não fermenta pentoses. A fim de obter um alto rendimento em etanol, será utilizado microrganismos que co-fermentem hexoses e pentoses. Separação e purificação do etanol produzido. Aproveitamento dos co-produtos: Produção de pellets energéticos para exportação, produção de xilitol de xilose e outros produtos derivados da lignina.

27 Instituições participantes
Número Part. Nome da Instituição Sigla Estado 1 (Coordenadora) Universidade Federal de Viçosa UFV Minas Gerais 2 Embrapa Milho e Sorgo CNPMS 3 Universidade Federal de Uberlândia UFU 4 Universidade de Brasília UnB Distrito Federal 5 Universidade Federal de Goiás UFG Goiás 6 Escola de Engenharia de Lorena - USP EEL-USP São Paulo 7 Consultoria Empresarial Brasil Itália CEBI Rio de Janeiro

28 Caracterização de biomassas e otimização de tecnologias de produção de biocombustíveis de segunda geração e de co-produtos Projeto componente/Plano de Ação Instituição participante PC1- Identificação e caracterização das biomassas Embrapa MS, UFV, UFMG, UFAL PA1: Identificação e caracterização de recursos genéticos de sorgo e capim elefante com alto rendimento de biomassa contrastantes para composição de fibra e lignina. Embrapa Milho e Sorgo PA2: Identificação, caracterização e fornecimento de melhores clones de cana-de-açúcar para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes para a produção de biocombustíveis de segunda geração. UFV, UFMG e UFAL PC2 – Conversão Integrada de biomassa a etanol UFV, EEL-USP, UnB, UFG, Fermentec e Biominas PA3: Pré-tratamento de Biomassas EEL-USP, UFV e Biominas PA4: Produção e Aplicação de Celulases e Hemicelulases de Fungos na Hidrólise de biomassa de sorgo, capim elefante e bagaço de cana de açúcar UFV, UnB, UFG e Biominas PA5: Isolamento, melhoramento e caracterização de leveduras para produção de bioetanol de segunda geração UFV, Fermentec e Biominas

29 UFV, EEL-USP, Bricarbras
PC3 – Utilização de Co-produtos UFV, EEL-USP, Bricarbras PA6 - Utilização da lignina UFV PA7 – Produção de xilitol a partir da fração hemicelulósica obtida de diferentes biomassas empregadas na produção de bioetanol EEL-USP PA8 – Co-produtos energéticos UFV e Bricarbras PC4 - Pirólise de Biomassa para a Produção de Biocombustíveis de Segunda Geração UFU PA 9 – Pirólise da Biomassa PA10 - Conversão do bio-óleo em biocombustíveis PC5 - Disseminação do conhecimento e tecnologias necessárias para a produção de biocombustíveis de segunda geração e para a produção de co-produtos de maior valor comercial UFV e CEBI

30 Participant short name
O consórcio Europeu é formado por sete instituições européias de grande destaque em pesquisa com biocombustíveis listados na Tabela abaixo Part. No. Participant name Participant short name Country 1 (Coordinator) WIP Renewable Energies WIP Germany 2 Chemtex Italia Srl. CTXI Italy 3 Spike Renewable Srl. SPIKE 4 Vienna University of Technology TUV Austria 5 Lunds Universitet ULUND Sweden 6 European Research Institute of Catalysis ERIC Belgium 7 Imperial College of Science, Technology and Medicine (London) ICSTM United Kingdom

31 Parceiros Brasileiros UFV (Coordenadora - MG)
Edital CNPq Nº 006/2009 – MCT/CNPq e Fundações de Amparo à Pesquisa Programa de Cooperação Brasil e União Européia na Área de Biocombustíveis de Segunda Geração Projeto submetido: Caracterização de biomassas e otimização de tecnologias de produção de biocombustíveis de segunda geração e de co-produtos Parceiros Brasileiros UFV (Coordenadora - MG) Embrapa Milho e Sorgo (MG) USP-Lorena (SP) UF Uberlândia (MG) Un Brasília (DF) UF Goiás (GO) Planta piloto (Biominas, MG) Pelotização (Bricarbras, PR) Syngenta Parceiros Europeus WIP (Coordenadora, Alemanha) Chemtex (Grupo GM, Itália) Spike Renewables Srl (Itália, Univ Florença) Universidade de Viena (Austria) Imperial College of London (Inglaterra) Universidade de Lund (Suécia) European Research Institute of Catalysis (Bélgica)

32 PC4: Pirólise da biomassa (PA 9 e 10: UFU)
Planta piloto móvel Moinho, Reator de hidrolise, Filtro-prensa, Fermentador, Destilador e Pelotizador PC1: Identificação e caracterização das biomassas (PA1- Embrapa e PA2 - UFV, UFMG e UFAL) PC4: Pirólise da biomassa (PA 9 e 10: UFU) PC2: Conversão integrada de biomassa a etanol Pré-tratamento (PA3: EEL-USP) sacarificação (PA4: UFV, UnB, UFG ) e fermentação (PA5: UFV) PC3: Utilização de Co-produtos Utilização da lignina (PA6: UFV) Conversão de C5 em xilitol (PA 7: EEL-USP) Síntese de peletes energéticos com bagasso utilizando lignina ou bio-óleo (PA 8: UFV) Balanço energetico, desenho e administração da planta piloto: UFV PC5: Disseminação Cursos práticos e teóricos, pagina internet, correio eletrônico, simpósios e congressos: UFV e CEBI

33 Coordinated work between ETHERGY and BIOERG
ETHERGY - Europe BIOERG - Brasil Coordinated work between ETHERGY and BIOERG Work Packages (WP) Project Component (PC) Plan of Action (PA) WP1 Project Management Coordination Close cooperation between WP/Task leaders and PC/PA leaders; Regular telephone conferences; Common meetings; Joint reporting; WP2 Feedstock Production and pretreatment PC1: Identification and characterization of raw material PA1: Sorghum and Elephant grass PA2: Sugarcane PC2: Integrated biomass conversion into ethanol PA3: Pretreatment In-depth research in Europe will be on Arundo donax and Sorghum sp. whereas focus in Brasil will be on Saccharum sp., Pennisetum purpureum and Sorghum bicolor. These feedstocks will be exchanged for investigation in Brazilian and European labs; Joint research on environmental and energetic performance of the feedstocks; Joint research on Steam Explosion Pretreatment; Combinations of catalytic pretreatments will be tested in close collaboration with the BIOERG partners. Joint investigation on opportunities to integrate low- temperature thermo-chemical processes in the overall pretreatment process; Joint characterisation of pretreated material;

34 WP3 Second Generation Ethanol Conversion PC2: Integrated biomass conversion into ethanol PA4:Saccarification PA5: Fermentation Twinning European and Brazilian researchers on the ethanol conversion process to encourage joint in-depth research; Close collaboration between researchers on enzyme cocktails and hydrolysis technologies (methodological approaches and results); Exchange on hydrolysis synthesis processes and opportunities for European and Brazilian feedstock; Cooperation on substrate interactions in relation to saccharification; Close collaboration on inhibiting properties of pretreated material. WP4 By-Product Handling and Valorization PC3: By-products utilisation PA6: Recovery/use of lignin PA7: Recovery/use of xylose PA8: Energetic products PC4: Thermochemical conversion of biomass and use of bio-oil PA9: Pyrolysis of biomass PA10: Conversion of bio oil Joint integrated assessment of different opportunities to use the by-products in Brasil an Europe: biotechnological use of lignin and xylose, as well as the thermo-chemical use of lignin for pelletising & briquetting, torrefaction, pyrolysis, and gasification; Close collaboration to exchange information and develop a common evaluation of all results and how they could contribute to efficient processes with lower costs; Torrefied lignin-rich residues from Europe and bio-oil from Brasil will be jointly investigated at the FICFB pilot plant (Guessing, Austria); Common assessment on opportunities to export Brazilian co-products (pellets, briquettes) to the European market.

35 WP5 Process synthesis and optimisation PC5: Dissemination and transfer of results to the private sector Together with the Brazilian partners, opportunities for technology transfer, and more specifically of the set-up of second generation bioethanol pilot plants (e.g. based on the M&G-Chemtex technology and experience) will be assessed. Therefore, energy balances of the whole second generation bioethanol process will be investigated by ETHERGY and BIOERG partners. WP6 Environmental and cost performance assessment Horizontal Social, Environmental and Economic Impact Assessment In close cooperation with the Brazilian partners, existing literature and studies will be reviewed and economic opportunities for product diversification towards biorefinery concepts will be evaluated. The ETHERGY and BIOERG researchers will make a sustainability analysis addressing the impacts of large-scale 2nd generation ethanol production in Brazil, and provide recommendations on how to avoid negative impacts. WP7 Dissemination and Exploitation Closely interconnected website; Joint bi-annual newsletters; Joint publications of researchers in scientific journals; Common RTD exchange programme for the exchange of students; Common workshops; Common technical tours to the ethanol plant of CHEMTEX and to the gasification plant in Guessing (Austria), as well as to Brazilian research facilities; Common stakeholder database;

36 BIOERG Brasil EU ETHERGY Integração & Design de Planta Piloto
Estimativa de custo Modelagem & Integração de processos Sustentabilidade Diversas Matérias primas Materaiais Pré-trataddos Coprodutoss Caracterização & Pré-tratamento Conversão bioquímica Conversão Termoquímica BIOERG Partners: BRASILIAN Research Institutions BRASILIAN Industry (associated) BRASILIAN SME COORDINATED EU-BRAILS (ETHERGY-BIOERG) RESEARCH WORK Evaluation of different process paths Exchange of Feedstocks Common Assessments Common Dissemination Exchange of Results EU ETHERGY Characterisation & Pretreatment Biochemical Conversion Thermochemical Conversion Various Feedstocks Pretreated Materials By-Products Process Modelling & Process Integration Sustainability ETHERGY Partners: EU Research Institutions EU Industry EU SME Integration & Plant Design Cost estimation

37 Projetos financiados pelo grupo de pesquisas em cana-de-açúcar UFV/Ridesa na área
Edital MCT/CNPq/CTAgro/CTBio - “Seleção e caracterização bioquímico-molecular de clones de cana de açúcar e de microrganismos lignocelulolíticos visando à maximização da sacarificação e fermentação a partir do bagaço para produção de álcool celulósico” Edital MCT/CNPq - Projeto de Bolsa de Doutorado ( “Identificação, caracterização e alteração da expressão de genes que afetam a eficiência da produção de etanol a partir do bagaço da na cana-de-açúcar” Edital MCT/CNPq/FNDCT/CAPES/FAPEMIG/FAPERJ/FAPESP - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT). Subprojeto da UFV: “Aplicação da análise metabolômica para a identificação de genótipos que propiciem maior eficiência de produção do etanol celulósico e eficiência do uso da água em cana-de-açúcar” Edital FAPESP/FAPEMIG-ETANOL: “Obtenção,  seqüenciamento e caracterização funcional de bibliotecas de cDNAs completos para o estudo funcional de genes importantes para a produção de etanol celulósico a partir da cana-de-açúcar Edital FAPESP/FAPEMIG-ETANOL: “Análise dos mecanismos de tolerância a seca em cana-de- açúcar através do uso da análise micro-transcriptômica e metabôlomica CT-Petro: “Biotecnologia e Genômica Aplicadas ao Melhoramento Genético da Cana-de- açúcar: (Subprojeto da UFV: Caracterização dos resíduos lignocelulósicos de genótipos de cana- de-açúcar para a produção de etanol celulósico”

38 Projetos financiados por pesquisadores da UFV na área
Projeto: EVOLUCAO DIRIGIDA DE UMA XILANASE DE ORPINOMYCES PARA AUMENTO DA ESTABILIDADE TERMICA E DE pH Coordenador: Valéria Monteze Guimarães, UFV Financiadora: FAPEMIG  Projeto: CARACTERIZACAO DE HEMICELULASES ENVOLVIDAS NA SACARIFICACAO DE BIOMASSA PARA PRODUCAO DE ETANOL Coordenador: Sebastião Tavares de Rezende, UFV Financiadora: FAPEMIG 

39 Fibra lignocelulósica

40 Composição em carboidratos de alguns resíduos lignocelulósicos
Componente Sabugo de milho Palha de trigo Palha de arroz Bagaço de cana Semente de algodão Jornal Resíduos urbanos Carboidratos (%) Glicose 39,0 36,6 41,0 38,1 20,0 64,4 40,0 Manose 0,3 0,8 1,8 n.d. 4,1 16,6 8,0 Galactose 4,4 0,4 1,1 0,1 Xilose 14,8 19,2 24,3 4,6 14,0 Arabinose 4,2 4,5 4,3 0,5 4,0 Não-carboidratos (%) Lignina 15,1 14,5 9,9 18,4 17,6 21,0 Cinzas 9,6 4,8 1,0 Proteínas

41 Hemiceluloses Segundo mais abundante material carbonáceo em vegetais;
Natureza heteropolissacarídica, composta de açúcares de 5 e 6 átomos de carbono, podendo estar presentes xilose, glicose, manose, arabinose e galactose, bem como ácidos orgânicos (urônicos e acético); Conforme a composição e predominância de monossacarídeos recebem diferentes denominações (xilanas, mananas, arabinanas, galactanas, arabino-xilanas, galacto-mananas, galacto-arabino-xilanas); Matriz suporte para as microfibrilas de celulose; São decompostas por um amplo espectro de microrganismos, em particular fungos filamentosos e actinomicetos.

42 Principais diferenças entre celulose e hemiceluloses
Consiste de unidades de glicose -Homopolissacarídico Consistem de várias unidades de pentoses e hexoses ligadas - Heteropolissacarídico Alto grau de polimerização a Baixo grau de polimerização - 50 a 300 Forma arranjo fibroso Não formam arranjo fibroso Apresenta regiões cristalinas e amorfas Apresentam somente regiões amorfas É atacada lentamente por ácido inorgânico diluído a quente São atacadas rapidamente por ácido inorgânico diluído a quente É insolúvel em álcalis São solúveis em álcalis

43 Pré-tratamento do material lignocelulósico
Visa desorganizar o complexo lignocelulósico e, como conseqüência, aumento da acessibilidade das enzimas às moléculas de celulose

44 PRINCIPAIS TECNOLOGIAS DE PRÉ-TRATAMENTO
EXPLOSÃO COM VAPOR EXPLOSÃO COM VAPOR CATALISADA HIDRÓLISE ÁCIDA DILUÍDA TERMOHIDRÓLISE

45 FRAÇÕES APÓS PRÉ-TRATAMENTO
CELULIGNINA Hemicelulose parcialmente ou integralmente hidrolisada Hidrólise Enzimática

46 Celulignina de Bagaço de Cana-de-Açúcar
Microscopia Eletrônica de Varredura Celulignina de Bagaço de Cana-de-Açúcar Bagaço de Cana-de-Açúcar PRÉ-TRATAMENTO X 1000 Fonte: Laboratórios de Desenvolvimento de Bioprocessos da EQ/UFRJ

47 Via de Biossíntese da Lignina
Diferenças em conteúdo e composição da lignina podem interferir com sua interação com a parede celular Composto heterogêneo com 3 tipos de resíduos: - Hidroxifenil - Siringil - Guaiacil - 10 genes já identificados no genoma do sorgo - Primers específicos já desenhados

48 Universidade Federal de Viçosa - campus I

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